Linq研究
微软在.NET 3.5中加入了LINQ技术，作为配套改进了C#语言，加入了Lambda表达式，扩展方法，匿名类型等新特性用以支持LINQ。微软同时提出了要使用声明式编程，即描述计算规则，而不是描述计算过程。
使用LINQ技术能很好地做到声明式编程，写出的代码表意能力强，可读性高，避免了以往或其他语言的代码中充斥大量表意不明的for循环甚至多层循环的问题。不要小看for循环和Where，Select，OrderBy等扩展方法的区别，可以不通过注释一眼就能看出代码意图真的很重要。当看到Java代码中一大堆的for循环，包括多层循环，又没有注释，必须仔细看才能了解代码作用时，真的很头大。个人认为LINQ是C#语言区别于其他语言的最显著的特性，也是最大的优势之一。
当然现在大多数主流语言都加入了Lambda表达式，从而可以使用类似于LINQ的技术，达到声明式编程。比如Java语言在Java 8中加入了和C#几乎一样的Lambda表达式语法，并加入了Stream API，以达到类似于LINQ的用法。
如此可见，声明式编程是发展趋势，既然使用C#，就要多用LINQ，用好LINQ，用对LINQ。不要再写一堆一堆的for循环了！
要用好LINQ，就要学好LINQ，理解其原理，机制和用法。推荐一个学习和研究LINQ的好工具LINQPad，下面是官网和官网上的截图。
下面针对几个关键点，对LINQ进行一些初步研究。有些问题可能是使用LINQ多年的人都理解得不对的。
首先看下面的程序。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace LinqResearch
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var list = new List<int> { 2, 1, 6, 4, 3, 5, 7, 8, 10, 9 };
Console.WriteLine("list");
var list1 = list.Select(i =>
{
Console.WriteLine("In select {0}", i);
return i * i;
});
Console.WriteLine("list1");
var list2 = list1.Where(i =>
{
Console.WriteLine("In where>10 {0}", i);
return i > 10;
});
Console.WriteLine("list2");
var list3 = list2.Where(i =>
{
Console.WriteLine("In where<60 {0}", i);
return i < 60;
});
Console.WriteLine("list3");
var list4 = list3.OrderBy(i =>
{
Console.WriteLine("In orderby {0}", i);
return i;
});
Console.WriteLine("list4");
var list5 = list4.ToList();
Console.WriteLine("list5");
foreach (var i in list5)
{
Console.WriteLine(i);
}
}
}
}
先不要看下面的运行结果，想想打印出的是什么，然后再看结果，看看和想的一样吗？
list list1 list2 list3 list4 In select 2 In where>10 4 In select 1 In where>10 1 In select 6 In where>10 36 In where<60 36 In select 4 In where>10 16 In where<60 16 In select 3 In where>10 9 In select 5 In where>10 25 In where<60 25 In select 7 In where>10 49 In where<60 49 In select 8 In where>10 64 In where<60 64 In select 10 In where>10 100 In where<60 100 In select 9 In where>10 81 In where<60 81 In orderby 36 In orderby 16 In orderby 25 In orderby 49 list5 16 25 36 49
为什么先打印出list 到 list4，而没有进到Lambda里面？
这是因为LINQ是延时计算的，即只有foreach或ToList时才去做真正计算，前面的Select，Where等语句只是声明了计算规则，而不进行计算。
这点很重要，如果不明白这点，就会写出有BUG的代码，如下面的程序，打印出的是1和2，而不是1。
var a = 2;
var list = new List<int> { 1, 2, 3 };
var list1 = list.Where(i => i < a);
a = 3;
foreach (var i in list1)
{
Console.WriteLine(i);
}
后面打印出的为什么先是select和where交错，然后是orderby，而不是先select再where，最后orderby？
这时因为Select，Where等这些扩展方法，在声明计算规则时是有优化的（内部可能通过表达式树等方法实现），它并不是傻傻的按照原始定义的规则，顺序执行，而是以一种优化的方法计算并获得结果。所以使用 LINQ一般会比自己写的原始的一大堆for循环性能还高，除非花大量时间优化自己的逻辑（一般不会有这个时间）。
可以看到针对元素2和1，并没有打印出In where<60 的行，这说明针对这两个元素，第二个Where里的代码并没有执行，因为第一个Where都没有通过。在进行完投影（Select）和筛选（Where）后，最后进行排序（OrderBy），只针对筛选后留下的元素执行OrderBy里面的计算逻辑，一点也不浪费。
上面的程序有人可能会写成这样。
var list = new List<int> { 2, 1, 6, 4, 3, 5, 7, 8, 10, 9 };
Console.WriteLine("list");
var list1 = list.Select(i =>
{
Console.WriteLine("In select {0}", i);
return i * i;
}).ToList();
Console.WriteLine("list1");
var list2 = list1.Where(i =>
{
Console.WriteLine("In where>10 {0}", i);
return i > 10;
}).ToList();
Console.WriteLine("list2");
var list3 = list2.Where(i =>
{
Console.WriteLine("In where<60 {0}", i);
return i < 60;
}).ToList();
Console.WriteLine("list3");
var list4 = list3.OrderBy(i =>
{
Console.WriteLine("In orderby {0}", i);
return i;
}).ToList();
Console.WriteLine("list4");
var list5 = list4.ToList();
Console.WriteLine("list5");
foreach (var i in list5)
{
Console.WriteLine(i);
}
这样写打印出的结果为，
list In select 2 In select 1 In select 6 In select 4 In select 3 In select 5 In select 7 In select 8 In select 10 In select 9 list1 In where>10 4 In where>10 1 In where>10 36 In where>10 16 In where>10 9 In where>10 25 In where>10 49 In where>10 64 In where>10 100 In where>10 81 list2 In where<60 36 In where<60 16 In where<60 25 In where<60 49 In where<60 64 In where<60 100 In where<60 81 list3 In orderby 36 In orderby 16 In orderby 25 In orderby 49 list4 list5 16 25 36 49
虽然也能得到正确的结果，但是却是不合理的。因为这样写每步都执行计算，并放到集合中，会有很大的性能损耗，失去了使用LINQ的优势。
何时进行真正计算是个值得思考的问题，多了会增加中间集合的数量，性能不好，少了有可能会有多次重复计算，性能也不好。下文会有说明。
如果使用Resharper插件，会提示出重复迭代（可能会有多次重复计算）的地方，这个功能很好，便于大家分析是否存在问题。
使用Max和Min要小心，Max和Min等聚合运算需要集合中存在值，否则会抛出异常，笔者多次遇到这个问题产生的BUG。
当前面有Where筛选时，后面使用Max或Min不一定是安全的，如下面的代码会抛出异常。
var a = 0;
var list = new List<int> { 1, 2, 3 };
var min = list.Where(i => i < a).Min();
Console.WriteLine(min);
如果a来源于外部值，又有大段的逻辑，这样的BUG不易发现。
解决方法有多种，我们来分析一下，一种方法是可以先调一下Any，再使用Min，代码如下，
var a = 0;
var list = new List<int> { 1, 2, 3 };
var list2 = list.Where(i => i < a);
var min = 0;
if (list2.Any())
{
min = list2.Min();
}
Console.WriteLine(min);
把代码改为如下，
var a = 3;
var list = new List<int> { 1, 2, 3 };
var list2 = list.Where(i =>
{
Console.WriteLine("In where {0}", i);
return i < a;
});
var min = 0;
if (list2.Any(i =>
{
Console.WriteLine("In any {0}", i);
return true;
}))
{
min = list2.Min();
}
Console.WriteLine(min);
打印结果为，
In where 1 In any 1 In where 1 In where 2 In where 3 1
这样做有可能对性能影响不大，也有可能较大，取决于where（或前面的其他逻辑）中逻辑的多少和集合中前面不满足where条件的元素的数量。因为Any确定有就不会继续执行，但仍有部分重复计算发生。
第二种方法的代码如下，
var a = 3;
var list = new List<int> { 1, 2, 3 };
var list2 = list.Where(i => i < a).ToList();
var min = 0;
if (list2.Any())
{
min = list2.Min();
}
Console.WriteLine(min);
这种方法不会有重复计算的开销，但会有数据导入集合的开销，和第一种比较哪种性能更高值得考虑。
第三种方法的代码如下，
var a = 0;
var list = new List<int> { 1, 2, 3 };
var list2 = list.Where(i => i < a);
var min = 0;
try
{
min = list2.Min();
}
catch (Exception)
{
}
Console.WriteLine(min);
直接吃掉异常，数据量大时，前面过滤条件计算复杂时，可能这种方法性能最高。
总之，C#开发者，学好LINQ，用好LINQ，你会发现真的很爽的！
